Diplomarbeit 12 MW Vertikalwindrad

[Roland]

Ich glaube auch das deine Achse in der Mitte mit nur 5m statisch sicher nicht hinkommen wird.

Hallo Bernd !

Wie kommst du auf 5m ??

Ich glaub du hast die Null vergessen. Oder hab ich was überlesen ?

Was mir im Moment vorschwebt ist ein H-Rotor in drei oder fünfflügeliger Auführung mit einem Durchmesser von ca. 100 m und einer Rotorblattlänge von ca. 150 m der auf einem 30 m hohen Turm mit 50 m Durchmesser sitzt.

lg
Roland

[Bernd]

Nee ich glaube ich habe nichts überlesen.
Ich rede ja von der Achse in der Mitte des Windrades und nicht von seinem Unterbau/Turm.
Dieser "Turm" hat ja den grossen Durchmesser wegen des beschriebenen grossen Generatos der da drinnen
werkeln soll.

Die Achse, die optional auch aus übereinander gestockten C-, Lenz oder Savoniusrotorblättern bestehen könnte,
sollte nach seinen ersten Überlegungen 5m Durchmesser haben. Darauf bezog ich mich.

50m Achsdurchmesser bei 100m Rotordurchmesser wären dann wieder das andere Extrem.

Grüsse

Bernd

[Wilfried]

Um die Energie der Fläche zu nutzen halte ich einen Innenrotor schon für wichtig, der dann natürlich auch schneller dreht. Die Drehzahl des Außenrotors wird schließlich sehr gering, da kommt alle paar Minuten mal ein Flügel vorbei - stark übertrieben

Und zum Thema Monsterwellen und Fundamente überhaupt fällt mir ein, dass man sich da sicher einiges bei Bohrinseln abschauen kann.

Gruß
Wilfried

[Bernd]

Um die Energie der Fläche zu nutzen halte ich einen Innenrotor schon für wichtig

Man nutzt immer die ganze Fläche, auch wenn es einem vielleicht nicht so erscheint.
Ein Rotor innen würde dem äusseren Leistung entziehen. Das gleiche gilt natürlich auch anders herum.
Es ist nicht so das man durch mehr Flügelfläche automatisch mehr ernten könnte.
Als Beispiel braucht man sich nur die modernen Horizontalwindräder anzugucken, da könnte man
auch meinen es passen doch noch locker drei weitere Flügel hinein um die Fläche "richtig" auszunutzen,
aber das würde nichts bringen.

Grüsse

Bernd

[mario]

Hallo,

ein interessantes Projekt.

Ich habe mal ein Pojekt einer Englischen Firma gesehen die wollten 6MW erreichen. Die größte Herausforderung war das Ganze in Module zu
zerlegen, damit man die Teile zum Verbauort bekommt.

Der Vorschlag mit dem Außenring gefällt mir dabei am Besten. Eine ähnliche Idee ist mir bei der Besichtigung eines alten Gasometers mal gekommen.
Da die Teile ja nicht gebraucht werden, könnte man im Inneren einen großen Rotor laufen lassen. Dieser ist auf der Aussenbahn gelagert. Statt der
Pitschregelung dachte ich damals daran, den Kern des Gasometers anzuheben oder abzusenken (dafür war er ja mal gedacht.) So könnte über das
einfüllen von Wasser der Rotor weiter angehoben werden und mehr Windfläche bieten oder absenken und weniger Fläche bieten.

Was vielleicht dabei zu beachten wäre, ist die doch sehr stark unterschiedliche Windstärke über die Höhe.

Viel Erfolg

Mario

[Faserfreund]

Moin erstmal-
Ich möchte jetzt auch noch ein bischen Senf dazu abgeben, der aber vielleicht nicht ganz blöd ist:

Wenn die Rotoblätter, Bauart egal, entsprechend aufgehängt, gelagert sind, dann lässt sich der Neigewinkel damit steuern: in höherer Ebene weht der Wind bekanntermassen stärker als weiter unten ( Windgradient ). Dadurch wird das Ganze schon mal in der Wind-Aufpall-Richtung optimiert; desweiteren sollten die Blätter im oberen Bereich auch schmaler als im unteren Bereich sein , selber Effekt, nur in der anderen (Vortriebs-) Richtung. Durch die drehbare Lagerung (pitch) der Blätter lässt sich das Ganze dann auch bremsen - habe ich selbst ausprobiert (von Hand). An der Optimierung dieser Regelung bin ich noch dran, sammel gerade meine Funkfernsteuerung und die Servos zusammen. Weiteres später, ist aber ein anderes Thema ---

[Faserfreund]

Noch schnell der Zusatz Pitchregeleung: andere Vertikalrotoren - mein Prototyp

[Wolkenstuermer]

Vielen Dank für die zahlreichen Antworten. Das mit der Pitch Regelung hat sich gerade erledigt. Hab inzwischen die genaue Aufgabenstellung und das hat der Prof explizit ausgeschlossen um Ausfälle der Anlage zu verhindern, da die Wartung Offshore schwierig und teuer ist und die Anlagen teilweise über Monate hinweg nicht zu erreichen sind.

Hier einmal die genaue Aufgabenstellung:

Es ist der Rotor für eine 12 MW Offshore- Windenergieanlage mit vertikaler Achse zu projektieren.
Daten:
· Bezugswindgeschwindigkeit: 14 m/s
· Abschaltwindgeschwindigkeit 25 m/s
· Elektrische Leistung 12 MW
Zu berücksichtigen sind:
· die Umweltbedingungen auf See,
· die Zugänglichkeit (Hubschrauberplattform)
· die Wechselbelastung der Komponenten, Lebensdauer mindestens 25 Jahre
· einfache Struktur (keine betriebsmäßige Blattverstellung)
· einfache Montage
· maximales Gewicht der Komponenten 100 t
· die Schnittstellen
o Kopf des Triebstranges (ohne Bremse, Getriebe und Generator)
o mit Traglager für den Rotor
· Die auftretenden Windkräfte sind vereinfacht anhand der Kennlinien für das gewählte Profil
abzuleiten.

Daraus kann ich jetzt überschlägig die Größe etc. ableiten. Wobei er meinte, dass ich die Anlage einen Tick größer dimensionieren soll, damit sie die 12 MW nicht nur theoretisch sondern auch praktisch erreicht. Den genauen Faktor müssen wir noch absprechen.

Die letzten Tage war ich hier etwas schreibfaul, dafür in der Werkstatt umso fleißiger, hab mir einen kleinen Windkanal gebaut, der langt um Modelle von 50x50 cm zu erproben. Ich möchte da einfach systematisch einige Versuche durchführen. Hab dabei auf die bewährten PC Lüfter zurückgegriffen. In meinem Fall 25 Stück mit 120mm Durchmesser. Der Windkanal funktioniert zwar wunderbar und der H-Rotor den ich da mal eben rein gesetzt habe dreht sich, aber er könnte sich schneller drehen. Der Windkanal schafft leider nur circa 3,5 m/s. Überlege nun den einfach mit 24 V zu betreiben. Die Lüfter laufen ja eh nicht lang und sollten das eigentlich abkönnen.

Die Wahl des Antriebs war wohl suboptimal. Ich hätte stattdessen bürstenlose Aussenläufer aus dem Modellbau Bereich verbauen sollen. Hatte da noch was rumliegen und habe den eben in meine Spitfire verpflanzt. Die war mit den alten Motoren vor nen paar Jahren zu schwer zum abheben. Mit dem Ding drin startet die senkrecht aus der Hand und beschleunigt dabei irre und dafür brauche ich noch nicht mal Vollgas. Hab eben mal den Windmaster dahinter gehalten. Der Antrieb schafft 19,2 m/s!!! In einem Abstand von nem halben Meter waren das immerhin noch 15 m/s ohne Kanal oder so... Hab dann noch festgestellt, dass der Akku schwach war, der Motor nicht mal warm und dass da noch nen größerer Prop drauf geht. Vier Stück davon und ich hätte nen 1A Windkanal... Würde nur leider nicht ganz billig werden. Naja mal schauen, für die meisten Dinge langt der Kanal wohl auch in seiner jetzigen Ausführung, ansonsten kann ich immer noch in einen an der Uni gehen. Aber ich meine der war sehr klein im Durchmesser...

Habe im Moment noch nen Problem mit der Messeinrichtung. Drehzahl und Windgeschwindigkeit habe ich mittels eines Fahrradtachos und des Windmasters schon gelöst. Die Drehmomentmessung bereitet mir im Moment noch Kopfzerbrechen. Habe hier im Forum etwas gelesen, dass ihr das mit einer Seilbremse gelös habt und die dann immer bis zu einer gewissen Marke anzieht und daraus irgendwie das Drehmoment ableiten könnt. So ganz habe ich das noch nicht verstanden. Könnte das noch mal jemand im Detail erklären? Mein erster Gedanke war einfach einen kleinen Elektromotor mit Getriebe anzuschliessen und Spannung etc. zu messen. Allerdings stand in nem anderen Thread, dass der Drehwiderstand des Motors das Ergebnis stark verfälschen würde. Lösungen?

Viele Grüße,
Philip

[Bernd]

24 Volt würde ich nicht gleich reinpusten denn das ist ja nicht doppelte Leistung, wie man vielleicht
vermuten könnte, sondern gleich 4 fache Leistung. Vielleicht lieber erstmal 50 % mehr oder so.

Die Ermittlung des Drehmomentes mit Hilfe der Ermittlung des Abstützmomentes über eine Bremse
ist eine sehr simple und gleichzeitig sehr genaue Messmethode.
Die Art der Bremse ist dabei völlig egal, wichtig ist nur das sie drehbar gelagert ist.
Ich habe das gewählt weil es mir viel einfacher erschien als andere Methoden.
Gleichzeitig ist es auch viel viel genauer als mit Elektromotoren, geschweige denn auch noch mit Getrieben.

Es funktioniert so wie im Video beschrieben. Man bremst den Rotor mit einer schwimmend gelagerten
Bremse ab. Die Bremse will mitdrehen. Die Kraft die auf die Bremse wirkt misst man. Das wars.
Die Kraft und die Drehzahl ergeben dann die Leistung die man gerade abzapft.

Grüsse

Bernd

[Roland]

Hallo Philip !

Anscheinend sind da schon einige Konzepte für Vertikale Großwindanlagen im Megawatt bis Gigawatt geplant. (hab ich in der Beilage einer Tageszeitung von Sonntag entdeckt)

http://www.windpower.ltd.uk/

Vielleicht läßt sich das Konzept im Bezug auf die Flügelformen ja noch entscheidend verbessern.

lg

Roland